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2020年 第6期

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交通安全
基于VAE-LSTM模型的航迹异常检测算法
常吉亮, 谢磊, 赵建伟, 杨洋
2020, 38(6): 1-8. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.001
摘要(848) PDF(15)
摘要:
为了检测出异常航迹数据从而提高航迹数据挖掘的精确性,将航迹异常检测转化为无监督学习问题,研究了基于VAE-LSTM的航迹异常检测算法.引入残差结构到LSTM中,建立残差门LSTM,通过将变分自编码器中的BP神经网络层替换为残差门LSTM层,实现对变分自编码器的改进,并构建了VAE-LSTM航迹异常检测模型.模型输入为航迹的速度、加速度、真航向和曲率半径运动特征,输出为航迹点特征的重建概率,重建概率小于概率阈值的航迹点为异常航迹点,包含异常航迹点的航迹判定为异常航迹.以长江水域内的航迹数据进行验证并与多种机器学习异常检测算法进行对比.VAE-LSTM航迹异常检测算法的召回率达到了0.935,F1值达到了0.940,各项指标均高于对比算法,验证了方法的有效性.
文本数据驱动下的高速公路事故持续时间预测模型
纪柯柯, 陈坚, 肖思瑶, 王祥宇, 刘亦欣, 傅志妍
2020, 38(6): 9-16. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.002
摘要(765) PDF(8)
摘要:
事故持续时间的预测是高速公路应急管理的基础,及时准确的事故持续时间预测可为道路疏导和组织救援提供可靠依据.针对道路交通事故信息及其异质性主要以自由流文本存在的问题,研究了基于文本数据的高速公路事故持续时间预测方法,可应用于以自然语言形式存在的任何信息文本.并在此基础上,构建V-Fisher有序聚类模型,结合多种文本分类算法,开展模型结果的对比分析.结果表明,与一般回归算法相比,V-Fisher有序聚类模型可更好的实现对事故持续时间的预测,且通过集成学习(SVR+LR)建立的分类模型准确率达到0.82,取得良好的预测效果.
多分辨率视角下危险品事故风险评估方法
刘文龙, 戢晓峰
2020, 38(6): 17-23,30. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.003
摘要(656) PDF(2)
摘要:
从区域宏观风险与路径事故风险的双重视角,科学评估危险品事故风险,对于危险品运输行业管理与事故应急管理具有重要价值.通过建立风险特征-风险影响因子-事故风险的分析框架,充分考虑单位面积人口数对地区事故风险的影响以及路径总长度和运输总时长对路径事故风险的影响,建立地区事故风险和路径事故风险识别方法,从危险品数量、事故风险2个维度构建危险品事故风险的多分辨率评估模型;利用电子运单数据结合空间分析方法,计算危险品的县域事故风险及路径事故风险.运用某地危险品公路运输电子运单数据进行实例评估,验证结果表明,该方法可评估多种视角下危险品事故风险,识别出高事故风险县域和路径,并具有与专项运输规划、突发事件应急预案等制度相结合的潜力.
城市隧道长度对驾驶人视觉特性影响分析
方松, 马健霄
2020, 38(6): 24-30. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.004
摘要(712) PDF(10)
摘要:
为了探究城市隧道长度对驾驶人视觉特性的影响,开展了城市快速路隧道行车实验.采用Tobii Pro Glasses 2可穿戴式眼动仪采集驾驶人行车过程中的瞳孔直径、扫视时间以及注视点分布数据,运用数据拟合的方法分析城市隧道长度对驾驶人瞳孔直径及扫视时间的影响规律,从安全注视区域的角度分析驾驶人注视点分布对行车安全的影响.结果表明,城市隧道长度小于1 km的短隧道对视觉特性影响较小,驾驶人瞳孔直径最大值较小,扫视百分比相对较低;长度介于1~2 km的城市隧道对视觉特性影响显著,在此区间随着隧道长度的增加,瞳孔直径最大值显著增大,扫视百分比迅速增加;隧道长度超过2 km以后,瞳孔直径最大值不再继续增加;城市隧道长度越大,驾驶人注视点分布越离散,行车风险越大.研究成果可以为城市隧道交通安全设施设计及交通组织提供科学依据.
交通信息工程与控制
基于改进加权移动平均模型的船载无线链路质量预测方法
曾旭明, 潘泳峰, 刘克中, 李春伸, 陈默子
2020, 38(6): 31-37. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.005
摘要(676) PDF(2)
摘要:
无线链路质量的准确预测可为高层网络协议设计和数据可靠传输提供有力支撑.受船舶环境因素影响,船载无线链路表现出高动态特性,无法仅根据前期数据变化规律对下一时刻的无线链路质量进行准确预测.在分析船舶环境因素对无线链路影响规律的基础上,引入航速影响因子,量化船速对无线链路的影响程度,建立船速与预测权重系数之间的关联关系,重构加权移动平均预测模型,提出1种船载无线链路质量自适应预测方法NS-EWMA.结果表明,针对船载无线链路质量预测,NS-EWMA预测方法不仅可以实时和精准感知链路长时间的连续变化,还可以平滑短期的低幅度波动并保持良好的稳定性.在EWMA权重系数取值固定为0.5时,NS-EWMA的协方差和均方误差分别提高了1.655和2.5.
缓解大型活动拥堵的城市干线交通协调控制
王忠宇, 孙洪运, 葛颖恩, 吴兵
2020, 38(6): 38-45,62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.006
摘要(686) PDF(7)
摘要:
为缓解大型活动交通拥堵,针对活动期间拥堵演化特征以及交通需求和道路时空资源的耦合关系,研究以精细化管控为导向的、基于红波和绿波理念的干线协调控制系统方法.面向大型活动期间的线拥堵和辅助局域网络拥堵疏解的要求,构建干线协调控制的基本框架,进而确定决策交叉口,采用图解法分情况研究了红波协调控制相位差和绿波协调控制相位差的确定,给出了计算模型.结合2个真实路段采集的交通数据,对提出的方法和模型进行了仿真测试.结果表明,基于红波、绿波理念的干线协调控制可有效均分交通压力,瓶颈交叉口拥堵状况得到缓解,平均排队长度相比现状方案降幅分别为72%和70%;整个干线交通流有序性得以增强,车辆通过流量相比现状方案增幅分别为19%和22%.所提方法在现有交通设施条件下,协调优化道路交通系统的时空要素,有利于提升大型活动期间路网运行效率、改善活动参与者和居民出行品质.
现代有轨电车条件下的交叉口信号控制方法
伏筱堃, 曹从咏, 李冰, 刘晨
2020, 38(6): 46-54. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.007
摘要(710) PDF(8)
摘要:
以交叉口交通效益最大化为目标,对现代有轨电车条件下的交叉口信号控制方法展开研究.改进了NSGA-II算法,提出了基于非支配排序的交叉口多目标优化算法,对单点交叉口多目标优化模型求解.在获取基础信号配时方案的基础上,根据车辆的实时参数,构建现代有轨电车主动信号优先控制方案评价指标体系,利用DEA-TOPSIS模型客观地从优先相位延误、非优先相位延误和电车偏移度等多个方面对各信号控制方法进行分析,实现最优信号控制.仿真实验表明:交叉口人均延误时间和平均停车次数为有效的控制目标;基于非支配排序的交叉口多目标优化算法与加权组合遗传算法相比,可综合优化多目标;与NSGA-II算法相比,可降低交叉口人均延误时间1.8 s,降低平均停车次数0.02;基于DEA-TOPSIS模型的有轨电车信号控制评价方法可以客观地综合多角度分析各信号控制方法的有效性和变化趋势,实现最优信号控制.
基于加权引导滤波分层的轨道图像细节增强算法
曹义亲, 何恬
2020, 38(6): 55-62. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.008
摘要(654) PDF(5)
摘要:
针对轨道表面缺陷图像整体对比度低,细节模糊,轨道缺陷又较为细小,难以识别等问题,基于加权引导滤波具有较好的保持边缘能力,能避免增强后图像产生"光晕"及"伪边缘"的特性,研究了基于加权引导滤波分层并结合自适应直方图均衡和锐化滤波的轨道表面缺陷图像增强方法.有别于传统图像增强方法,该方法对原始图像进行滤波分层,分别处理基础图像和细节图像,更加突出细节信息,通过在引导滤波中引入边缘检测算子最大程度的保留图像边缘信息,针对结果图像亮度不均问题通过AHE算法和拉普拉斯锐化滤波加以克服.仿真实验结果表明:新方法较对比算法图像梯度平均提升43.37%,清晰度平均提升46.84%,有效提高了图像对比度,增强了细节信息.
交通规划与管理
基于兴趣点数据的公交站点布局合理度物元分析评价
程一一, 郭建华, 蒋欢昕
2020, 38(6): 63-72. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.009
摘要(606) PDF(5)
摘要:
合理的公交站点布局有助于良好地服务城市居民出行.为深入评价并揭示公交站点布局与城市其他设施之间的联系,研究了基于兴趣点数据的城市公交站点布局合理度的评价指标.通过分析站点服务范围内兴趣点的特征,设计了兴趣点数量、距离与流量3个指标,给出了各指标的指标值和权值计算方法,并使用物元分析模型分别计算各站点的布局合理度.将所有站点的评分均值作为站点网的整体布局合理度.以徐州市丰县城区公交站点网络为例进行了指标标定和布局合理度评价的实际应用.对于案例的核心区和非核心区评价结果的比值,基于兴趣点数据的评价指标是3.75,传统的评价指标为1.40,而兴趣点在核心区和非核心区上分布的比值为3.32.该结果验证了所提出的基于兴趣点数据的指标在评价站点布局合理度上的可行性.
公共交通导向的多模式疏散规划理论框架
任刚, 朱形, 华璟怡, 曹奇
2020, 38(6): 73-79,94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.010
摘要(410) PDF(6)
摘要:
多模式疏散规划旨在兼顾低行动力人群和其他人群不同的疏散需求特征,对公共交通和个体交通相结合的多种疏散方式进行综合分析与优化.但是,国际上对多模式疏散的研究缺乏对公共交通的支持.针对我国低行动力人群比重高、应急疏散资源紧张等国情,提出应急疏散中的"公共交通导向"构想,建立了公共交通导向的多模式疏散规划理论框架,在疏散需求建模预测基础上,实施疏散小区划分、公交集结点选址、疏散网络设计等规划流程,构造分层集约化网络,探讨公共交通导向的应急交通组织策略和应急疏散网络优化模型等关键方法.结合南京青年奥林匹克运动会交通组织工作进行应用,在未采取强制行政措施的前提下,75.4%的市民认为日常出行基本未受影响.
基于排队时间指数的信号控制路口交通拥堵评价方法
顾金刚, 付强, 胡建伟
2020, 38(6): 80-86. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.011
摘要(558) PDF(5)
摘要:
道路交通拥堵程度的准确判别是交通管理人员及时采取有效应对措施的基础,不同交通拥堵程度既有客观层面的体现,也有驾驶人的主观感受.为兼顾交通拥堵的外在表现和实际行车感受,以车辆首次停车排队至通过路口的时间与信号控制周期的比值为基础建立排队时间指数(QTI),用于信号控制路口交通拥堵程度评价,并对其有效性进行验证.通过采集不同城市典型信号控制路口的高峰运行数据,获得排队时间指数、车辆排队长度和车辆延误等结果,对比分析了排队时间指数与车辆延误和排队长度的关系,研究了不同拥堵状态下排队时间指数的分布规律.结果显示:排队时间指数与车辆延误呈正相关关系,表明采用排队时间指数评价路口拥堵是可行和有效的,且利用排队时间指数可以发现路口潜在的配时不合理情况.结合现有常用拥堵程度分级方法,将拥交通状态划分为严重拥堵、中度拥堵、轻度拥堵和畅通4个等级,并以采集的路口排队时间指数为样本,利用聚类分析方法将得到不同拥堵等级下的排队时间指数的阈值,用以刻画信号控制路口的交通拥堵程度.
"交通安全统计分析"专栏
基于贝叶斯时空建模的高速公路事故黑点判别
曾强, 苏绮琪, 郑嘉仪, 张璇
2020, 38(6): 87-94. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.012
摘要(462) PDF(5)
摘要:
为了识别高速公路事故黑点,基于历史交通事故数据,建立贝叶斯时空交互模型,估计高速公路路段事故率和超常事故率.根据其后验期望序号对路段安全性进行排序,将排序靠前的一定比例路段判定为事故黑点.利用该方法对广东开阳高速公路进行事故黑点判别,并与基于贝叶斯层级泊松模型的黑点判别结果进行对比.结果表明,时空交互模型和层级泊松模型的事故路段排序结果存在显著差异.以事故率为安全评价指标时,2个方法判别的事故黑点中有73%相同;以超常事故率为安全评价指标时,2个方法判别的事故黑点中仅有20%相同.这与类似研究的结论一致,体现了解析时空关联和交互对事故黑点判别的重要性.另外,还对比了基于评价指标后验期望序号和后验均值的事故路段排序序号.结果显示二者的一致性较高.
信控交叉口进口道服务水平与安全的关系研究
李佳, 王雪松, 周清雅
2020, 38(6): 95-101,112. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.013
摘要(425) PDF(5)
摘要:
信控交叉口的服务水平和安全相关,然而服务水平与不同事故碰撞类型的关系需要深入研究.采集了美国中佛罗里达164个4肢交叉口3年的事故,并重点分析追尾与左转事故.由于信控交叉口服务水平与事故在早高峰、平峰、晚高峰差异较大,且服务水平与事故碰撞类型在同一交叉口不同进口道的分布差异较大,因而在交叉口进口道层面建立随机参数负二项模型研究不同时段服务水平与追尾、左转事故的关系.结果表明,信控交叉口的服务水平与追尾事故显著相关,服务水平由D提高到A,追尾事故减少,并根据追尾事故与服务水平的关系,将服务水平划分为3个等级,A-B最安全,C较安全,D-F最不安全;不同时间段同一服务水平对追尾事故的影响规律不同;服务水平与左转事故不相关.
基于有限混合模型的高速公路事故影响因素分析
李艳, 王雪松, 王婷, 陈志贵
2020, 38(6): 102-112. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.014
摘要(474) PDF(5)
摘要:
深入理解高速公路的事故影响因素是进行安全改善的基础.单车(SV)和多车(MV)事故的发生机理不同,2类事故在空间分布上也存在显著差异,需要分别分析道路几何设计、交通运行和2类事故数的关系.数据异质性导致不同路段上同一变量对事故数的影响不一致的情况存在,仅通过事故分类难以解决,有限混合建模技术通过分组且允许各组数据服从不同分布来捕获数据的异质性.事故数据建模表明,单车、多车事故的影响因素有显著差别,后者的影响因素更复杂.将研究路段分为2组的有限混合模型最优,单车事故模型中划分的2组路段在纵坡变化值上有显著差异,纵坡变化值较小的1组中,随着中央分隔带变窄和大车比例减小,事故数增加;另1组中2个变量对事故数则无显著影响.多车事故模型中划分的2组路段在缓和曲线长度上有显著差异,缓和曲线较短的1组中,随着平曲线半径减小和竖曲线比例增大,事故数增加;另1组中随着变量的变化事故数减少.
"中国智能交通年会ITSAC2020"专栏
基于全样本大数据的公交停靠站时间规律分析
祁昊, 刘好德, 杨宇航, 陈国俊
2020, 38(6): 113-121. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.015
摘要(490) PDF(3)
摘要:
为了更加全面地评价城市公交运行状况,提升乘客出行效率和公交运营效率,研究从城市公交停靠站时间与总行程时间相关关系的角度出发,研究了基于全样本大数据的公交停靠站时间规律分析方法.通过收集济南市公交行程时间的全样本大数据,在对公交行程时间和停靠站时间典型问题和异常数据预处理的基础上,计算不同公交班次的停靠站时间比例系数,构建了公交停靠站时间计算模型,分析了线路差异、驾驶员(车辆)差异、运行时段差异、行程时间差异等因素对比例系数的影响,并与江阴市的典型线路进行对比.研究结果表明,随着数据样本量的增加,公交停靠站时间比例系数会逐渐收敛至一个稳定值,且受到线路、时间、驾驶员等因素的影响较小,具有较强的可靠性和适用性,并提出城市公交系统的公交停靠站时间比例系数的建议取值为0.25.
高速铁路智能CTC系统列车运行自动调整研究
李智, 张涛, 许伟, 王涛
2020, 38(6): 122-128,144. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.016
摘要(415) PDF(2)
摘要:
在我国智能铁路的发展规划中,智能CTC系统作为智能铁路的调度指挥系统,应具备列车运行自动调整功能.因此,基于现有列车运行调整理论研究,结合相关技术标准与CTC系统实践经验,提出高速铁路智能CTC系统列车自动调整系统结构,包括设计原则、软硬件结构设计及相关功能逻辑设计.为CTC系统列车自动调整系统构建列车运行自动调整模型,基于现有研究的局限与不同客户需求构造模型约束条件与目标函数.通过京张高铁列车运行调整案例场景对模型进行验证.结果表明:模型能够利用区间运行时间中的缓冲时间与图定停站时间的冗余尽可能地追回列车晚点,同时正确处理接发车股道、动车组接续等问题,生成无冲突的列车运行阶段计划供调度员下达.调整后的列车运行阶段计划在保证行车安全的前提下,缩小晚点波及范围,有效控制晚点传播.
城轨运营安全保障系统设计及关键技术
苏宏明, 王艳辉, 李曼, 贾利民
2020, 38(6): 129-136. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.017
摘要(459) PDF(5)
摘要:
针对城轨高强度、强耦合、网络化运营的现状,解决城市轨道交通运营安全相关业务系统之间存在众多公用信息无法共享,缺乏统一的系统构建和开发管理的问题.突破传统以事故树分析理论基础的局限性,首次提出以拓扑网络技术、风险点辨识、风险链传播分析为核心的风险主动防控理论,对城轨运营风险进行路径的传播预测和主动预防策略的制定,并采取信息化、智能化、流程化的手段构建全局级安全保障系统,完成系统层面的风险评估和控制.最后通过对系统进行部署运行,结果表明能够弥补当前城轨运营安全保障系统研究不足,系统风险点辨识准确率可以达到85.7%,有效提升城轨运营安全的预警完备率20%和应急响应率15%,大大降低了安全事故率20%.
基于卡口数据的交通参数提取方法研究
孙猛, 李建梅, 孙锋, 吴晓炜, 陈浩田, 朱爽
2020, 38(6): 137-144. doi: 10.3963/j.jssn.1674-4861.2020.06.018
摘要(452) PDF(4)
摘要:
针对交通参数提取繁琐及流程混乱问题,提出了数据预处理-指标提取-可视化一体的交通卡口数据挖掘流程.针对传统断面数据无法获取过饱和状态交通参数的缺陷,通过深入挖掘卡口数据蕴含的时间关联信息,并结合路网空间逻辑关系,基于Pandas和NumPy工具包构建了行程时间、平均车速和车辆延误提取模型,进而利用时空轨迹图研究了过饱和状态下的最大排队长度测算方法,该方法使用延误、流量、车速参数均为实时提取,实现了主动全时状态提取;以淄博市实际道路卡口数据为例验证了模型的有效性,结果显示,排队长度的准确率达85%以上;基于Python可视化库和Echarts对数据分析结果进行可视化处理,实现了交通需求及状态数据的动静态展现,能够为智能交通管控的决策提供支撑.

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